Cavitation erosion on different metallic materials under high hydrostatic pressure evaluated with the spatially confined sonoluminescence

声致发光 空化 空化侵蚀 静水压力 高压 材料科学 金属 腐蚀 流体静力平衡 复合材料 机械 冶金 地质学 物理 量子力学 古生物学
作者
Yalu Liu,Huan Liu,Dehua Luo,Jie Wang,Chao Deng,Mingjun Zhang,Chengyong Li,Dan Song,Faqi Li
出处
期刊:Ultrasonics Sonochemistry [Elsevier BV]
卷期号:107: 106920-106920 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.ultsonch.2024.106920
摘要

Cavitation erosion is a general phenomenon in the fields of aviation, navigation, hydraulic machinery, and so on, causing great damage to fluid machinery. With the vast requirements in deep ocean applications, it is urgent to study the mechanism of cavitation erosion and the cavitation erosion resistance of different materials under high hydrostatic pressure to predict and avoid the effect of cavitation erosion. In this work, the spatially confined cavitation bubble cloud associated with Gaussian-like intensity distribution sonoluminescence (SL) was produced by a spherically focused ultrasound transducer with two opening ends near metallic plates under different hydrostatic pressures (0.1, 3, 6, and 10 MPa), The cavitation erosion effects on copper, 17-4PH stainless steel and tungsten plates were studied. Through coupling analysis towards the SL intensity distribution, the macro/micro morphology of cavitation erosion, and the physical parameters of different metallic materials (hardness, yield strength, and melting point), it is found that with increasing hydrostatic pressure, the erosion effect is intensified, the depth of cavitation pits increases, the phenomenon of melting can be observed on materials with relatively low melting points, and the cavitation erosion experienced an evolution process from high-temperature creep to fracture. This work has also established a method for the evaluation of materials' cavitation erosion resistance with measurable SL intensity distribution, which is promising to promote the designing and selection of anti-cavitation materials in deep-sea applications.
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